Математическое моделирование основных параметров оперативной (пожарной) обстановки города

Понятие модели* Моделирование. Классификация моделей и виды моделирования

Понятие «модель» возникло в процессе опытного изучения мира. Слово «модель» произошло от латинских слов «тодиз», «тосШиз», означающих меру, образ, способ. Почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью.

Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. Существуют различные точки зрения на определение понятия «модель».

Моделирование в настоящее время получило необычайно широкое применение во многих областях знаний: от философии до ядерной физики, от проблем радиотехники и электротехники до проблем механики и гидромеханики, физиологии, биологии и т. д. Моделирование — главный способ познания окружающего мира.

Вопросы моделирования рассматривались в работах философов (В.А. Штофа, И. Б, Новикова, Н. А. Уемова и других), специалистов по педагогике и психологии (Л.М. Фридмана, В. В. Давыдова, Б. А. Глинского, С. И. Архангельского и других).

Так, например, В. А. Штоф под моделью понимает такую мысленно представляемую или материально реализованную систему, которая отображает и воспроизводит объект так, что ее изучение дает новую информацию об этом объекте.

Иногда под моделью понимают такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе познания (изучения) замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные черты.

Вот некоторые примеры моделей:

• 1) Архитектор готовится построить здание невиданного доселе типа. Но прежде чем воздвигнуть его, он сооружает это здание из кубиков на столе, чтобы посмотреть, как оно будет выглядеть. Это модель.
• 2) На стене висит картина, изображающая бушующее море. Это модель.

Моделирование — это процесс использования моделей (оригинала) для изучения тех или иных свойств оригинала (преобразования оригинала) или замещения оригинала моделями в процессе какой-либо деятельности.

Признаки модели:

находится в некотором объективном соответствии с познаваемым объектом;

способна замещать оригинал в определенных отношениях;

дает информацию о самом моделируемом объекте.

На основании перечисленного можем выделить следующие цели моделирования:

понимание устройства конкретной системы, ее структуры, свойств, законов развития и взаимодействия с окружающим миром;

управление системой, определение наилучших способов управления при заданных целях и критериях;

прогнозирование прямых и косвенных последствий реализации заданных способов и форм воздействия на систему.

Все три цели подразумевают в той или иной степени наличия механизма обратной связи, то есть, необходима возможность не только переноса элементов, свойств и отношений моделируемой системы на моделирующую, но и наоборот.

Моделирование тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез.

Научной основой моделирования служит теория аналогии, в которой основным понятием является понятие аналогии — сходство объектов по их качественным и количественным признакам. Все эти виды объединяются понятием обобщенной аналогии — абстракцией. Аналогия выражает особого рода соответствие между сопоставляемыми объектами, между моделью и оригиналом.

Понятие модели в науке и технике имеет множество различных значений, среди ученых нет единой точки зрения на классификацию моделей, в связи с этим невозможно однозначно классифицировать и виды моделирования. Классификацию можно проводить по различным основаниям:

по характеру моделей (то есть по средствам моделирования);

по характеру моделируемых объектов;

по сферам приложения моделирования (моделирование в технике, в физических науках, в химии, моделирование процессов живого, моделирование психики и т. п.);

по уровням («глубине») моделирования, начиная, например, с выделения в физике моделирования на микроуровне.

Наиболее известной является классификация по характеру моделей. Различают следующие виды моделирования:

Предметное моделирование, при котором модель воспроизводит геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта. Например, модель моста, плотины, модель крыла самолета и т. д.

Аналоговое моделирование, при котором модель и оригинал описываются единым математическим соотношением. Примером могут служить электрические модели, используемые для изучения механических, гидродинамических и акустических явлений.

Знаковое моделирование, при котором моделями служат знаковые образования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, графы, слова и предложения в некотором алфавите (естественного или искусственного языка).

Со знаковым тесно связано мысленное моделирование, при котором модели приобретают мысленно наглядный характер. Примером может в данном случае служить модель атома, предложенная в свое время Бором.

5. Наконец, особым видом моделирования является включение в эксперимент не самого объекта, а его модели, в силу чего последний приобретает характер модельного эксперимента. Этот вид моделирования свидетельствует о том, что нет жесткой грани между методами эмпирического и теоретического познания.